매립형 제너 전압 레퍼런스의 혁신

많은 유형의 전압 레퍼런스는 초저잡음 전압 수준을 제공합니다. 그러나 매립형 제너 전압 레퍼런스는 특히 저잡음을 특징으로 차별화됩니다. 매립형 제너 전압 레퍼런스는 일반적으로 출력 전압을 생성하기 위한 게인이 필요하지 않아 잡음을 줄여줍니다. 매립형 제너 전압 레퍼런스는 고정밀 시스템을 위한 '골든' 전압 레벨을 제공하는 데 사용되는 경우가 많습니다. 전압 레퍼런스는 그림 8에 나와 있는 것처럼 DAC11001B와 같이 보정 또는 초정밀 데이터 컨버터와 함께 사용됩니다.

그림 8 REF80은 레퍼런스 버퍼에서 DAC11001B의 전압 레퍼런스로 사용됩니다.

매립형 제너 장치를 보정하기 위해 사용할 때는 온도 드리프트, 장기 드리프트, 잡음의 세 가지 주요 매개 변수가 있습니다. 보정을 진행하는 동안 시스템 데이터 컨버터는 REF80과 같은 매립형 제너 전압 레퍼런스에서 제공하는 안정적인 저잡음 전압을 사용하여 ADC 또는 DAC의 게인 및 오프셋 오류를 결정합니다. REF80은 초저 0.16ppm_p-p 잡음 사양을 갖추고 있습니다. 정확한 보정을 위해 전압 수준은 시간이나 온도에 따라 변할 수 없으며, 제공된 값은 보정을 진행하는 동안 관찰된 오류를 효과적으로 보상할 수 있도록 저잡음이어야 합니다.

REF80을 DAC11001B와 함께 사용하는 경우 양호한 동적 성능을 제공하도록 버퍼링되어야 합니다. 이러한 버퍼는 레퍼런스 회로에 더 많은 잡음을 추가하기 때문에 전체 신호 체인을 추가합니다. 따라서 저잡음을 유지하려면 저잡음 작동 증폭기를 사용해야 합니다. OPA828은 레퍼런스 버퍼 회로에 자주 사용되는 1kHz에서 4nV/√Hz 잡음을 지원하는 저잡음 연산 증폭기입니다.

REF80의 잡음이 대부분 전압 레퍼런스에서 발생하도록 하려면 저잡음 저손실(LDO)을 사용하여 REF80에 전원을 공급하는 것도 중요합니다. REF80은 내부 히터가 있다는 점에서 독특합니다. 이 히터는 주변 환경과 상관없이 다이를 일정한 온도로 고정합니다. 이 히터는 REF80의 저드리프트 사양을 활성화합니다. 히터와 레퍼런스 전원은 서로 분리되어 있습니다. 따라서 히터(HEATP)와 VDD(드레인 공급) 모두 전원 공급 장치가 필요합니다. REF80 핀아웃은 그림 9에 나와 있습니다.

그림 9 REF80 LCCC 20핀 패키지 핀아웃

REF80 히터는 일반적으로 시작할 때 최대 335mA를 끌어와 18mA~75mA로 안정화시키지만, VDD는 일반적으로 15mA의 정동작 전류만 필요합니다. 또한 REF80(REF_Z)의 전압 출력 잡음은 히터가 아닌 매립형 제너 회로에 따라 달라집니다. REF80의 아키텍처는 매립형 제너 레퍼런스에만 출력 잡음에 큰 영향을 미치고 히터에는 최소한의 영향을 미칩니다. 그림 10에서는 간소화된 블록 다이어그램을 보여줍니다.

그림 10 REF80 기능 블록 다이어그램.

따라서 가능한 한 초저잡음을 위해 매립형 제너 레퍼런스에 전원을 공급하는 VDD 핀이 저잡음 LDO를 사용하여 전력을 공급해야 합니다. REF80 평가 모듈인 REF8EVM에서 넓은 입력 전압, 초저잡음 LDO TPS7A49가 VDD에 사용됩니다. 히터의 경우, 전류 출력은 더 높지만 잡음이 더 높은 LM317이 사용됩니다. 그림 11에서는 REF8EVM 전원 공급 장치 구성의 블록 다이어그램을 보여줍니다.

그림 11 REF80 일반 애플리케이션 및 파워 트리 블록 다이어그램

또한 VDD 및 히터 모두에 하나의 LDO를 사용할 수 있는 옵션도 있습니다. 이러한 옵션을 원하는 경우, 다른 좋은 옵션은 매우 초저잡음과 고출력 전류 용량을 가진 TPSA4701로, VDD 및 HEATP 모두에 전원을 공급합니다.

기술 및 애플리케이션의 가장 높은 정밀도를 위해 매립형 제너 전압 레퍼런스는 고려해야 할 가장 좋은 옵션 중 하나입니다. REF80과 같은 매립형 제너 장치의 저드리프트 및 저잡음은 신호 체인 및 보정 잡음이 주요 관심사인 것이 중요합니다.